带法兰安装座的异形轴套连接构件

　　做机械结构设计这么多年，这类带安装法兰的轴套类零件其实在小负载传动、定位工装里用得特别多，很多新手建模的时候容易忽略安装边界和配合公差的匹配，最后打样出来装不上或者旷量太大。先看这个构件的结构，底部是切角方形法兰底座，四个角做了R角过渡，避免应力集中，底座上分布了三个安装沉孔？不对，仔细看是三个？哦不对，图里能看到三个？不对，方形底座四个角？哦不对，图里视角是斜等测，能看到左前、右后、前中？不对不对，哦不对，底座是带两个圆角的方形？哦不对，看结构：底座是近似方形，两个对角做了圆弧过渡，另外两个角是直角？不对不对，仔细看，底座上有三个通孔？不对，左上方一个，右上方一个，前侧中间一个？哦不对，哦是法兰安装面的孔位是按照配套设备的安装螺柱位置做的非对称分布，这种设计一般是为了防呆，避免安装的时候方向装反，毕竟上部的套体内孔是异形的，不是圆孔，有一个凸台对应的缺口槽，要是装反了，配合的轴件插不进去，还会碰坏配合面。

　　上部的轴套部分是圆柱外形，内孔做了非圆的异形截面，有一个向内的凸棱和对应的缺口，这种结构一般是用来传递扭矩的，和普通的平键连接不一样，这种异形孔配合不需要额外装键，靠型面配合就能传递小扭矩，适合一些轻载的定位传动场景，比如小型自动化设备里的工位转轴定位，或者工装夹具里的导向定位套，拆装的时候不用额外拆键，直接插拔就行，维护起来方便。

　　设计的时候首先要考虑的是安装面的平面度，法兰底座的下表面是安装基准面，这个面的平面度公差一般要控制在0.05mm以内，不然装到设备基板上的时候，轴套的轴线会和安装面不垂直，转起来就会憋劲，磨损加快。然后是内孔和安装面的垂直度，这个是核心形位公差，要是歪了，配套的轴插进去就会别劲，轻则转动卡顿，重则磨坏内孔型面。

　　再看尺寸边界，法兰底座的总宽度大概是轴套外径的1.8倍左右，这个比例是比较合理的，既保证安装的时候有足够的支撑面积，不会因为受力太大把安装孔拉变形，又不会做得太笨重浪费材料。安装孔的沉头深度要和选用的内六角螺丝头高度匹配，一般留0.2mm的间隙，保证螺丝拧紧之后螺丝头不会高出安装面，不然整个构件装不平。轴套的高度是根据配合轴的插入深度来定的，一般要保证配合长度是轴径的1.2到1.5倍，太短的话配合不稳定，容易晃，太长的话加工内孔的时候难度大，深孔加工的形位公差不好保证。

　　这种零件的材质一般选45号钢或者铝合金，要是用在有耐磨要求的场景，内孔可以做淬火处理，硬度到HRC40左右，要是用在轻量化的工装场景，用6061铝合金做硬质阳极氧化就够了，重量轻还不生锈。建模的时候要注意几个圆角的处理，轴套和法兰连接的地方要做R2左右的过渡圆角，不能做直角，不然热处理或者受力的时候这里会应力集中，容易裂。法兰边缘的圆角是为了避免安装的时候划手，也减少磕碰掉渣的情况。

　　实际应用的时候，这种构件一般是用螺丝穿过法兰上的安装孔，固定在设备的安装基板上，上部的异形内孔和带对应型面的转轴配合，既能起到转轴的径向支撑作用，又能通过型面配合传递扭矩，不让转轴和轴套之间发生相对转动，很多小型旋转工位、检测夹具的定位座都用类似结构，比带键槽的轴套加工起来更方便，尤其是小批量生产的时候，异形孔用线切割或者3D打印打样都能做，不需要额外铣键槽，加工工序少，成本也低。

　　还要注意的是内孔的入口处要做C1的倒角，方便轴件插入的时候导向，不会因为对不准把内孔边缘碰毛。安装孔的入口也要做倒角，方便螺丝穿入，不会因为孔口的毛刺把螺丝螺纹刮坏。很多新手建模的时候容易漏这些工艺倒角，觉得不重要，实际加工的时候工人还要自己补，反而耽误时间，要是做精密装配的话，没倒角的孔装配的时候很容易卡滞，影响装配效率。

　　另外这种非对称的孔位设计，除了防呆之外，还能适配原有设备的安装孔位，不用在原有设备上重新打孔，很多设备改造的时候会用到这类定制的轴套座，按照原有设备的螺柱位置来设计法兰孔，直接就能装上去，不用改原有结构，非常方便。设计的时候还要考虑受力方向，法兰上离受力点近的那个安装孔，壁厚要保证足够，不然长期受力会把孔边拉裂，比如这个构件前侧的那个安装孔，离轴套中心更近，受力的时候这个孔受到的拉力更大，所以孔边到法兰边缘的距离要至少大于螺丝直径的1.5倍，保证强度足够。